การใช้งานรถยนต์ EV มีมากขึ้น แต่ตลาดของรถยนต์ Plug-in อยู่ที่เพียงประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ของยอดขายรถยนต์นั่งทั่วโลก ทำให้ทีมงาน R&D กำลังทำงานหนักเพื่อแก้ปัญหาช่วงวิ่งหรือวัตถุดิบและต้นทุนที่สูงมากเกินไป
ขอบคุณภาพประกอบจาก MOTORTREND
ต่อไปนี้คือความก้าวหน้าที่สำคัญบางประการที่น่าจับตามองในด้านเทคโนโลยีแบตเตอรี่, เซลล์เชื้อเพลิง, และเทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้า
– เทคโนโลยีแบตเตอรี่ของ EV
แบตเตอรี่ Lithium-ion ในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ Nickel Manganese Cobalt Oxide กับ Electrolyte เหลว สิ่งนี้สามารถแช่แข็งหรือติดไฟได้ และ Lithium Dendrite สามารถก่อตัวและทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้หากแบตเตอรี่ถูกชาร์จเร็วเกินไป ส่วน Cobalt นั้นหายาก, มีราคาแพง และยากที่จะหาแหล่งที่มีอย่างถูกต้อง เคมี Lithium Iron Phosphate ช่วยขจัด Cobalt และมีแนวโน้มที่จะเกิดความร้อนสูงและการระเบิดน้อยกว่า
Lithium Manganese Oxide ยังรับประกันความเสถียรและความปลอดภัยที่ดีขึ้น การเปลี่ยน Graphite Electrodes ในแบตเตอรี่ส่วนใหญ่ที่จะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน และ Tesla กำลังออกแบบ Electrode ใหม่โดยใช้ Silicon Nanowires ที่สามารถเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน Gravimetric จาก 254 Wh/kg ในปัจจุบันเป็น 400 Wh/kg
โดยทั่วไปแล้ว แบตเตอรี่ Solid-state ที่ใช้ Ceramic หรือ Electrolyte ที่เป็นของแข็งอื่นๆ จะช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้, เพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน และยอมให้มีการชาร์จซ้ำได้รวดเร็วเป็นพิเศษ การออกแบบของ QuantumScape ใช้ตัวสะสมกระแสไฟแบบธรรมดาแทน Anode เพื่อลดน้ำหนัก ต้นแบบสามารถเพิ่มการส่งกำลังจาก 400 Wh/kg เป็น 600 Wh/kg
ตัวแยก Ceramic จะยอมให้การเติมเชื้อเพลิงใช้เวลาใกล้เคียงกับเวลาที่ใช้ในการเติมน้ำมัน ปัจจุบัน Solid Power กำลังได้รับการพัฒนาสารเคมีที่มีธาตุเหล็กและกำมะถันร่วมกันโดย Ford และ BMW นอกจากนี้เราได้ข่าวมาว่า Samsung อยู่ระหว่างการพัฒนาแบตเตอรี่ Solid-state แบบ Silver-carbon Anode
การพัฒนาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการจัดการแบตเตอรี่แบบไร้สาย ซึ่งคาดหวังว่าจะมาแทนที่การเดินสายทองแดงที่มีราคาแพงด้วยการสื่อสาร Wi-Fi ที่เร็วขึ้น มีรายงานว่าแบตเตอรี่ GM Ultium ทั้งหมดจะมีระบบดังกล่าว
ขอบคุณภาพประกอบจาก MOTORTREND
– การใช้เซลล์เชื้อเพลิงใน EV
เซลล์เชื้อเพลิง EV ส่วนใหญ่ใช้ Proton-exchange Membrane ซึ่งมีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา และทำงานที่อุณหภูมิปกติ แต่พวกมันต้องการความชื้น ซึ่งต้องมีการจัดการน้ำและการแช่แข็ง และมันยังต้องการไฮโดรเจนบริสุทธิ์พอสมควร
EV ที่ผลิตโดยใช้ระบบเหล่านี้ มีเซลล์เชื้อเพลิงที่สามารถสกัดไฮโดรเจนจากเมทานอลได้โดยตรง แต่เซลล์เหล่านี้ผลิต CO2 และปัจจุบันใช้เฉพาะในงานอุตสาหกรรมเท่านั้น อีกประเภทคือแบตเตอรี่แบบไหล ซึ่งใช้ Electrolyte ที่มีองค์ประกอบ Electroactive ที่ละลายอยู่ตั้งแต่หนึ่งองค์ประกอบขึ้นไปจะไหลผ่านเซลล์ไฟฟ้าเคมีที่เปลี่ยนพลังงานเคมีแบบย้อนกลับเป็นไฟฟ้าได้โดยตรง
เมื่อ Electrolyte หมดพลังงาน Electrolyte ที่ใช้แล้วจะต้องได้รับพลังงานอีกครั้ง ไม่ว่าจะโดยการเสียบปลั๊กและปั๊มย้อนกลับผ่านเซลล์การไหล หรือโดยการแทนที่ Electrolyte และเติมพลังงานให้กับ Electrolyte นอกบอร์ด
ขอบคุณภาพประกอบจาก MOTORTREND
– เทคโนโลยีมอเตอร์ไฟฟ้าของ EV
มีหลายโครงการกำลังดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงราคา, น้ำหนัก และประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้า จีนผลิตวัสดุ Rare Earth 95 เปอร์เซ็นต์ในแม่เหล็กถาวร โดยใช้เงินทุนจากโครงการ ของกระทรวงกลาโหม ซึ่งให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจ
มหาวิทยาลัย Minnesota ได้พัฒนาแม่เหล็ก Iron-nitride ที่แข็งแรงและราคาไม่แพง ห้องทดลอง Ames แห่งมหาวิทยาลัย North Texas กำลังสำรวจ Cerium เพื่อทดแทน Neodymium
การจัดเรียงแม่เหล็กทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากเช่นกัน Axial-flux Motor แบบใหม่ จัดเรียงขั้วขนานและช่องว่างตั้งฉากกับแกนหมุน ทำให้แม่เหล็กอยู่ห่างจากแกนหมุนมากขึ้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มแรงบิด และจัดการความร้อนได้ง่ายขึ้น มอเตอร์ Axial-flux ใหม่ของ McLaren Artura PHEV ได้รับการยอมรับว่ามีพลังงานหนาแน่นกว่าแบบที่ใช้ในรถ Hybrid McLaren P1 ถึง 33 เปอร์เซ็นต์
มอเตอร์แบบ Reluctance สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้แม่เหล็กถาวรหรือขดลวดของ Rotor เลย และให้พลังงานที่มีความหนาแน่นสูงด้วยต้นทุนที่ต่ำ แต่มีเสียงดังกว่าและได้รับผลกระทบจาก Torque Ripple
ความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์ทำให้มอเตอร์ Reluctance แบบ Synchronous ควบคุมได้ง่ายขึ้น โดยใช้แนวคิดการในการขจัดหรือซ่อนการกระเพื่อมของแรงบิด ซึ่งจะเพิ่มความน่าสนใจของมอเตอร์นี้สำหรับการใช้งานใน EV มอเตอร์ไฟฟ้าแบบนี้สร้างความสมดุลระหว่างแรงบิดในการออกตัวและความเร็วของ EV ทำได้ดีกว่าด้วยอัตราทดเกียร์ที่สองประมาณครึ่งหนึ่งของเฟืองตัวปล่อย
Bosch ได้พัฒนาระบบส่งกำลังแบบโซ่ดัน CVT4EV ที่แปรผันได้อย่างต่อเนื่อง โดยมีอัตราส่วนการกระจายระหว่าง 3.0 ถึง 4.0 ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แรงบิดเพียงพอจากมอเตอร์ที่มีขนาดเล็กลง
#รถออกใหม่ #รถพลังงานไฟฟ้า #รถEV #รถบิ๊กไบค์ #Trip&Trick #เทคโนโลยีEV
